一种智能汽车毫米波雷达目标主动防被撞装置的制作方法

本发明涉及智能交通和智能汽技术领域，应用于智能汽车，尤其是涉及一种智能汽车毫米波雷达目标主动防被撞装置。

背景技术：

如下图1所示，现有智能汽车毫米波雷达对交通场景中的目标进行检测和识别时，输出检测和识别结果的准确度取决于雷达信号处理算法和雷达数据处理算法等是否科学和先进，即雷达主动探测，目标被动反射雷达回波，目标无主动向雷达“暴露”自身的相关设计或装置，这使得在复杂交通场景中，雷达输出目标列表存在漏报率高、目标难识别或识别率较低等弊端。

现有的智能汽车防撞系统大部分是利用毫米波雷达作为传感器，毫米波雷达主要以场景中各目标的反射信号强度（即目标rcs值）为基础，经雷达内部处理、分析和计算后，输出目标列表。这使得目标反射信号的强弱，成为了雷达输出列表是否存在漏检的主要因素，例如，行人等较低rcs值的目标，在天气衰减又较为严重的条件下，可能会被漏报，造成智能汽车撞击行人的事故；同时，雷达识别目标时，通常通过分析目标回波信号的强度等，对目标进行分类识别，这也使得雷达识别率的高低受限于目标回波信号强度和雷达内部识别算法，而目标本身却“无能为力”。例如：某些场景中，目标的回波强度非常近似，使得分类算法无法分辨，造成难识别或误识别。除此之外，由于雷达目标rcs特性随角度变化波动较大，雷达检测目标时，这种rcs波动变化，都无形增加了雷达处理算法和识别算法的解算压力。

综上所述，现有的基于毫米波雷达的智能汽车防撞系统，存在三方面不足，

如图2所示。其一，目标无加装能量域反射增强装置，被动接收雷达探测信号并反射回波，经空间衰减后，雷达目标rcs值不强；其二，雷达目标rcs随入射方向波动较大，rcs值方向均匀性较差；其三，无直接的分类特性，依靠rcs开展识别分类时，不同目标的直接区分度不明显，信号处理、数据处理、分类算法运算压力较大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能汽车毫米波雷达目标主动防被撞装置，雷达目标通过加装该装置，可在更宽的空间范围内增强其自身的雷达回波信号强度，进一步增强其在各种交通场景下被雷达有效检测和识别的概率，即从目标自身上，主动降低被雷达车撞击的概率。

本发明的主动防被撞装置，着重解决雷达目标的rcs值不强、rcs值随空间角不均匀、rcs值区分度不高三个问题

采用了为雷达目标加装强雷达反射特性装置的办法，从目标主动向雷达“暴

露自身”的角度出发，通过设计特定装置的反射强度特性，使得现有基于毫米波雷达的智能汽车在检测和识别目标时，存在的回波rcs值不强、rcs值随空间角不均匀、rcs值区分度不高等问题得以明显改善，达到了毫米波雷达“更加简单和准确检测识别目标”的技术效果，具有减轻雷达内部信号处理算法、数据处理算法和目标识别算法复杂度和设计难度等等优势，有效提高基于毫米波雷达的智能汽车防撞系统的检测识别准确度，极大降低防撞系统漏报和误识别问题发生概率，加快智能汽车发展进程及落地速度。

本发明可使雷达在更宽的角度范围内，得到“更强更均匀”的目标回波rcs数据，便于雷达检测目标，有效预防雷达漏报目标，进而有效预防误撞事故；此外，可为不同目标规定特定的回波rcs值取值范围，便于直接应用rcs数据开展目标识别，极大减轻了雷达信号处理、数据处理和识别算法的计算复杂度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种智能汽车毫米波雷达目标主动防被撞装置，包括一端为开口结构的三垂直金属平板、表面反射加强涂层、固定底座；

所述三垂直金属平板用于完成对各方向入射雷达电磁波的“汇集”并平行反射，进而在一定的空间角度内均匀加强反射回波能量，即完成智能汽车智能汽车毫米波雷达目标主动防被撞装置中的雷达目标rcs增强器功能；

所述表面反射加强涂层用于从材料反射率的角度不同程度增强反射能力，不同涂层具有不同的反射率，进而雷达目标rcs增强器的反射回波能量有所区分；

所述固定底座用于固定三垂直金属平板；所述表面反射加强涂层附着在所述三垂直金属平板上，所述三垂直金属平板固定所述固定底座上。

进一步的，还包括空域指向角调整模块，所述空域指向角调整模块用于调整智能汽车“毫米波雷达目标”主动防被撞装置的空间指向区域。

进一步的，所述空域指向角调整模块包括第一驱动装置，所述第一驱动装置包括第一步进电机、第一丝杠和第一螺母，所述三垂直金属平板首端的开口端的上端和下端分别通过一转轴可转动固定于位于所述固定底座的一框架内，所述三垂直金属平板的尾端连接有第一连接板，所述第一连接件铰接连接一第二连接板，所述第二连接板连接所述第一螺母，所述第一螺母螺纹配合套接于所述第一丝杠上，所述第一丝杆的两端可转动配合于所述三垂直金属平板后方两侧对称设置的侧板上，所述第一丝杠的其中一端与所述第一步进电机驱动连接，所述第一步进电机驱动所述第一丝杠正、反转动，进而带动所述第一螺母在所述第一丝杠上往复移动从而带动所述三垂直金属平板首端左、右摆动实现空间指向区域的调节。

进一步的，所述载体包括车、行人、建筑物。

进一步的，所述三垂直金属平板固定镶嵌于所述固定底座上。

进一步的，所述表面反射加强涂层为金属涂层。

进一步的，所述金属涂层为铜材料、银材料或金材料。

进一步的，所述空域指向角调整模块还包括用于驱动所述三垂直金属平板上、下摆动调节空间指向区域的第二驱动装置，所述第二驱动装置包括第二步进电机、第二丝杠和第二螺母，其中所述第二螺母与所述固定底座的尾端适配铰接，其中所述固定底座的两侧端通过转轴可转动设置；通过所述第二步进电机驱动所述第二丝杠正、反旋转进而带动所述第二螺母往复运动从而通过所述固定底座的上、下摆动使位于所述固定底座上的所述三垂直金属平板跟着上下摆动，以实现上、下摆动调节空间指向区域。

进一步的，所述三垂直金属平板可根据需要制成不同尺寸，不同边长的三角形平板具有不同的反射面积。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

（1）针对智能汽车“毫米波雷达目标”主动防被撞装置，目标加装该主动

防被撞装置后，智能汽车毫米波雷达将接收到更强的回波能量，进而产生“更加有效防止雷达漏报目标”的优点。

（2）通过“三垂直金属平板”和“空域指向角调整模块”，在较宽的角度范围内产生了均匀的目标回波信号强度，即均匀的rcs值，进而产生“随入射

角度变化rcs值均匀分布”的优点。

（3）通过“表面反射加强涂层和不同尺寸的三垂直金属平板，可为不同目

标设定特定的rcs取值区间，进而使不同目标rcs值具有较大的区分度，产生“不同种类目标，rcs值区分度较大”的优点，该优点可为雷达目标识别创

造较为简单的指标参数。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为现有雷达检测目标示意图；

图2为现有基于毫米波雷达的智能汽车防撞系统三方面不足的框架图；

图3为加装本发明装置雷达检测目标示意图；

图4为本发明装置结构图；

图5为本发明装置增加空域指向角调整模块的主视示意图；

图6为图5的测试示意图。

图7为本发明装置运行步骤流程图；

图8为应用于行人时本发明装置优势对比数据图；

图9为应用于小汽车时本发明装置优势对比数据图；

图10为应用于大卡车时本发明装置优势对比数据图；

图11为本发明装置于行人、小汽车和大卡车上实际装配应用示意图；

附图标记说明：1、三垂直金属平板；2、表面反射加强涂层；3、固定底座；4-框架；5-第一步进电机；6-第一丝杠；7-第一螺母；8-第一连接板；9-第二连接板；10-侧板。

具体实施方式

如图3至5所示，一种智能汽车毫米波雷达目标主动防被撞装置，一种智能汽车毫米波雷达目标主动防被撞装置，包括一端为开口结构的三垂直金属平板1、表面反射加强涂层2、固定底座3；

所述三垂直金属平板1用于完成对各方向入射雷达电磁波的“汇集”并平行反射作用，进而在一定的空间角度内均匀加强反射回波能量，即完成智能汽车“毫米波雷达目标”主动防被撞装置中的雷达目标rcs增强器功能；

所述表面反射加强涂层2用于从“材料反射率”的角度，不同程度增强“不同材料金属平板”的反射能力，不同涂层具有不同的反射率，进而雷达目标rcs增强器的反射回波能量有所区分；

可以根据需要从平板尺寸的角度制作不同尺寸的三垂直金属平板1，控制金属平板的反射能力，不同边长的三角形平板具有不同的反射面积，进而雷达目标rcs增强器的反射回波能量有所区分；

所述固定底座3用于固定三垂直金属平板1；所述表面反射加强涂层2附着在所述三垂直金属平板1上，所述三垂直金属平板1固定所述固定底座3上。

其中所述载体包括各类目标，如车、行人、建筑物等等。所述三垂直金属平板1固定镶嵌于所述固定底座3上。

如图5和6所示，还包括空域指向角调整模块，所述空域指向角调整模块用于调整智能汽车“毫米波雷达目标”主动防被撞装置的空间指向区域。所述空域指向角调整模块包括第一驱动装置，所述第一驱动装置包括第一步进电机5、第一丝杠6和第一螺母7，所述三垂直金属平板1首端的开口端的上端和下端分别通过一转轴可转动固定于位于所述固定底座3的一框架4内，所述三垂直金属平板1的尾端连接有第一连接板8，所述第一连接件8通过销轴铰接连接一第二连接板9，所述第二连接板9连接所述第一螺母7，所述第一螺母7螺纹配合套接于所述第一丝杠6上，所述第一丝杆6的两端通过轴承可转动配合于所述三垂直金属平板1后方两侧对称设置的侧板10（侧板可固定于固定底座的两侧端）上，所述第一丝杠6的其中一端与所述第一步进电机5驱动连接，所述第一步进电机5驱动所述第一丝杠6正、反转动，进而带动所述第一螺母7在所述第一丝杠6上往复移动从而带动所述三垂直金属平板1首端左、右摆动实现空间指向区域的调节，此为水平方向空间指向区域的调节。

另外还可以增加竖直方向的空间指向区域的调节（图中未示出，原理与水平方向相同），即所述空域指向角调整模块还包括用于驱动所述三垂直金属平板上、下摆动调节空间指向区域的第二驱动装置，所述第二驱动装置包括第二步进电机、第二丝杠和第二螺母，其中所述第二螺母与所述固定底座的尾端适配铰接，其中所述固定底座的两侧端通过转轴可转动设置；通过所述第二步进电机驱动所述第二丝杠正、反旋转进而带动所述第二螺母往复运动从而通过所述固定底座的上、下摆动使位于所述固定底座上的所述三垂直金属平板跟着上下摆动，以实现上、下摆动调节空间指向区域。

本发明采用了为雷达目标加装“小尺寸、强雷达强反射特性”装置的办法，从目标主动向雷达暴露的角度出发，通过设计特定装置的反射强度特性，使得现有基于毫米波雷达的智能汽车在检测和识别目标时，存在的“回波rcs值不强、rcs值随空间角不均匀、rcs值区分度不高”等问题得以明显改善，达到了毫米波雷达可“更加简单和更加准确”检测识别目标的技术效果，具有减轻雷达内部信号处理算法、数据处理算法和目标识别算法复杂度和设计难度等等优势，有效提高基于毫米波雷达的智能汽车防撞系统的检测识别准确度，极大降低防撞系统漏报和误识别问题发生概率，加快智能汽车发展进程及落地速度。

本发明的装置可使雷达在更宽的角度范围内，得到更大更均匀的目标回波

rcs数据，便于雷达检测目标，有效预防雷达漏报目标，预防误撞事故；此外，

可为不同目标规定特定的回波rcs值取值范围，便于直接应用rcs数据开展

目标识别，极大减轻了雷达信号处理、数据处理和识别算法的计算复杂度。

如图7所示，本发明的装置按以下步骤和流程运行：

步骤1：设定三垂直（三垂直即任何两个平板都两两垂直）金属平板（平板

为三角形平板）的边长，该三垂直结构可将各方向入射电磁波进行平行反射，有效增强回波信号强度，即可产生更大的目标rcs值；

步骤2：为使各目标在回波信号rcs方面有明显区分度，对不同目标加装

的该发明装置，需区分预设不同的表面金属涂层，进而，不同目标可产生区分度较大的反射回波强度；

步骤3：因该发明装置瞬间角度覆盖范围大约为60度，因此需调整该发明

装置的空间指向角，使其指向智能汽车重点关注的空间区域，即在某区域内产生强反射回波；

步骤4：固定该发明装置到载体（例如车辆、行人、交通设施等）上；

步骤5：雷达电磁波探测目标时，由于本发明装置的电磁波汇集效果，将产

生强反射回波信号，且强反射回波具有较宽的空间覆盖角度，可增强目标的雷达检测能力，降低目标漏报概率。

步骤6：可根据实际交通场景状况（空间衰减和目标数量等），重新设置上

述参数，进一步增大各目标回波强度和强度区分度等。

为体现本发明的优势，分别针对行人、小汽车和大卡车设计了智能汽车“毫米波雷达目标”主动防被撞装置，如图8所示。其中，行人目标选用边长为5cm的三角形平板，金属涂层为铜材料；小汽车目标选用边长为8cm的三角形平板，金属涂层为银材料；大卡车目标选用边长为10cm的三角形平板，金属涂层为金材料。

如图11所示，为本发明的装置于大卡车、行人和小汽车上的应用示例。从图8至10中可以看出，本发明装置对于行人、小汽车和大卡车等目标，在目标回波强度、强度在空间角度均匀分布程度、目标回波强度区分度三个方面均有明显改良。

其中，从表征行人反射雷达电磁波强度的度量标准rcs值对比情况看，原

rcs值较小、波动性较大，且某些时刻与小汽车和大卡车rcs值有重叠。

而加装发明装置后，行人rcs值明显变强且平稳无波动，与小汽车和大卡车rcs值区分度较高。

从表征大卡车反射雷达电磁波强度的度量标准rcs值对比情况看，原rcs值较小且波动性较大，且某些时刻与行人和小汽车rcs值有重叠。

而加装发明装置后，大卡车rcs值明显变强且平稳无波动，与行人和小汽车rcs值区分度较高。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。